CAR-T细胞治疗ppt课件

Chimeric antigen receptor T-cell therapy CAR-T细胞 治疗 1 目 录 1 2 3 4 5 6 概述 CAR-T细胞 治疗的安全性 CAR-T细胞治疗的临床应用 CAR-T细胞治疗血液 系统恶性肿瘤的不良反应 分子结构 CAR-T细胞治疗的流程 7 展望 2 1. 概述 2011年，美国宾夕法尼亚大学 June教授研究组报道了采用 抗 CD19单抗、 4-1BB和 TCR/CD3的 链构建 嵌合型抗原受体（ chimeric antigen receptor， CAR）修饰 T细胞治疗 3例晚期慢性 淋巴细胞白血病 (CLL)病例的临床研究， 3例 CLL治疗后 2例达到 完全缓解 (已随访 10和 11个月 )， 1例为部分缓解 1。研究结果表 明抗 CD19 CAR在治疗 B系恶性肿瘤中的良好前景。 在此之后，针对复发和难治 B细胞淋巴瘤 /白血病的 CAR-T细 胞免疫治疗便迅速受到全球淋巴瘤相关专家和制药公司的关注 和跟进。 1徐晓军，赵海招，汤永民 .嵌合抗原受体技术免疫治疗血液系统恶性肿瘤的研究进展 . 3 1. 概述 1.1 CAR-T细胞概念 T细胞是人体内发挥特异性抗肿瘤作用的效应细胞，其作用 的发挥具有主要组织相容性复合物 (main histocompatibility complex, MHC) 限制。 然而 , 肿瘤免疫编辑的过程会使 MHC在肿瘤细胞表面表达下 降，破坏抗原加工过程 , 降低肽段免疫原性。这样长期形成的免 疫逃逸机制 , 能使肿瘤细胞成功躲避 T细胞攻击 , 肿瘤快速增 殖。 而人体内另一种特异性淋巴细胞 B细胞的抗原受体及其分泌 的抗体可以直接与相应的抗原结合。 4 1. 概述 1.1 CAR-T细胞概念 通过将识别肿瘤相关抗原 (tumor associated antigen， TAA) 的单链抗体 (single chain fragment variable， scFv) 和胞内信号 域 “ 免疫受体酪氨酸活化基序 (immunoreceptor tyrosine-based activation motifs, ITAM, 通常为 CD3或 FcRI)”在体外进行基 因重组，生成重组质粒，再在体外通过转染技术转染到患者的 T 细胞，使患者 T细胞表达肿瘤抗原受体 ,转染后经过纯化和大规 模扩增后的 T细胞，称之为 嵌合抗原受体 T细胞 (CAR-T细胞 )。 表达 CAR的 T细胞以抗原依赖、非 MHC限制的方式结合肿瘤 抗原 , 启动并活化特异性杀伤肿瘤反应。 5 1. 概述 1.2相关概念 MHC（主要组织相容性复合体）是由一群紧密连锁的基因群组成 ，定位于动物或人某对染色体的特定区域，呈高度多态性。其编码的 分子表达于不同细胞表面，参与抗原递呈，制约细胞间相互识别及诱 导免疫应答。 人类的 MHC通常称为 HLA基因或 HLA复合体，其编码的分子表达 于白细胞上，称为 人类白细胞抗原 (human leucocyte antigen， HLA) 。 白细胞分化抗原是白细胞在正常分化成熟不同谱系和不同阶段以 及活化过程中，出现或消失的细胞表面标记。应用以单克隆抗体鉴定 为主的聚类分析法，将识别同一分化抗原的来自不同实验室的单克隆 抗体归为一个分化群或 分化抗原簇 （ cluster of differentiation,CD）。 T细胞抗原受体 ( T cell antigen receptor， TCR）是 T细胞特异性识 别抗原肽 -MHC复合体，启动 T细胞增殖分化，进而诱导特异性免疫应 答的关键分子 。 6 1. 概述 T cell Antigen -presenting cell T细胞活化的 “双信号学说 ” 7 2. 分子结构 图 1 嵌合抗原受体结构示意图 2 大多数 CAR包括胞外抗原结合区 (由来源于单克隆抗体的轻链和重链组成 , 中间由带韧性的铰 链区连接形成单链抗体 )、跨膜区域 (一般由同源或异源的 CD3、 CD8或 CD28等二聚体膜蛋白 组成 )和胞内信号转导区 (免疫受体酪氨酸活化基序 , 通常为 CD3或 FcRI)组成 。 2陈杰 ,王宇环 ,罗成林 ,王慧琴 ,罗晓玲 .嵌合抗原受体 T细胞介绍及抗肿瘤临床应用 . 8 2. 分子结构 嵌合抗原受体的演化 第一代 CAR由单链抗体通过跨膜区域与胞内信号传导区 (ITAM)相连 , ITAM通 常为 CD3或 FcRI。 但第一代 CAR设计的信号域是单一的信号分子，而肿瘤细 胞表面共刺激分子表达减弱或缺失，所以 CAR修饰的 T细胞 ( CAR-T细胞 ) 虽然能 识别肿瘤细胞，但由于缺乏有力的 “第二信号 ”， CAR-T细胞难以充分活化，在体 内存在时间短，临床效果有限 。只能引起短暂的 T细胞增值和较低的细胞因子分 泌，不能提供长时间的 T细胞扩增信号和持续的体内抗肿瘤效应 。 9 2. 分子结构 嵌合抗原受体的演化 第二代 CAR的胞内信号转导区引入了共刺激分子 CM1, 主要为 CD28分子。 依照 T细胞活化的 “双信号学说 ”， T细胞的激活和增殖需要共刺激信号。 在第 1代 CAR的基础上引入 1 个共刺激分子，不仅增加 T 细胞的扩增倍数而 且增强了 T 细胞的抗肿瘤特性 。 10 2. 分子结构 嵌合抗原受体的演化 第三代 CAR引入了双共刺激分子 (CM1和 CM2), 主要为 CD28分子加上 CD134或 CD137。可增强 T 细胞的杀瘤能力，并延长了 T 细胞在体内的存活时 间。第 3代 CAR在 T 细胞的扩增倍数、体内存活时间以及分泌细胞因子的能力都 较第 2代有优势。 11 3. CAR-T细胞治疗 流程 3 3 David M. Barrett, Nathan Singh, David L. Porter, Stephan A. Grupp, and Carl H. June. Chimeric Antigen Receptor Therapy for Cancer. 12 4.CAR-T细胞治疗 的临床应用 1. CAR-T细胞在血液系统恶性肿瘤治疗中的应用 目前正在开发的针对血液系统恶性肿瘤的 CAR种类 很多，主要包括利用抗 CD19、抗 CD20、抗 Kappa轻 链、抗 CD22、抗 CD23、抗 CD30、抗 CD70等抗体构建 CAR修饰的 T细胞或 NK细胞进行抗肿瘤研究，其中以抗 CD19、抗 CD20单克隆抗体最为热门。 CD19特异地表达于 B淋巴细胞及 B系肿瘤，是治疗 B 系肿瘤很有潜力的靶点，也是 CAR研究中的热点。在美 国，目前正在开展的应用抗 CD19单克隆抗体构建 CAR- T细胞治疗血液系统肿瘤的临床试验有 10余项，其中包 括急性淋巴细胞白血病（ ALL) 、慢性淋巴细胞白血病 (CLL) 、非霍奇金淋巴瘤 (NHL)等。 13 4.CAR-T细胞治疗 的临床应用 1徐晓军，赵海招，汤永民 .嵌合抗原受体技术免疫治疗血液系统恶性肿瘤的研究进展 . 14 4.CAR-T细胞治疗 的临床应用 2. CAR-T 细胞在实体肿瘤中的应用 CAR具有赋予 T 细胞更强的靶向性并能打破宿主免疫 耐受状态等理论优势，在白血病、淋巴瘤中取得了不错 的疗效。 现在 CAR-T 细胞在实体肿瘤中的应用主要包括卵巢 癌、前列腺癌、胰腺癌、胶质母细胞瘤、黑色素瘤、乳 腺癌等。 但由于实体肿瘤的脱靶效应、免疫细胞不易进入实体 瘤内部等因素，该应用尚处于临床前期试验阶段。 15 5.CAR-T细胞治疗的安全性 根据现有的临床试验， CAR-T 细胞输注的安全性良好，大 部分患者能够耐受。目前对于 CAR-T细胞治疗的担忧主要来自 以下几个方面： 插入突变 2 CAR-T技术是在 T细胞中插入一段外源 DNA片段 , 理论上说 其结构已被破坏 , 存在一定的致瘤风险。虽然目前并没有关于 基因改造 T细胞致瘤性的报道 , 但是研究者还是一直在关注此问 题， 也在不断通过优化载体类型和转染方式来降低插入突变的 风险，某些研究中心已采用 mRNA直接转导 T细胞的办法以避 免该风险。 01 16 02 5.CAR-T细胞治疗的安全性 脱靶效应（ off-target effect） 用于肿瘤治疗的多数靶抗原在人体正常组织中也会有 微量的表达，所以对靶抗原亲和力强杀伤能力强的 CAR-T 与这类抗原作用势必造成组织损伤，即为脱靶效应。 肿瘤抗原分为肿瘤特异性抗原 ( tumor specific antigen ， TSA) 和肿瘤相关抗原 ( tumor associated antigen， TAA) 。 TSA 只表达于肿瘤细胞而不表达于正常细胞的抗原。 TAA 是指一类既表达于肿瘤细胞，也表达于正常细胞的抗 原。研究者首先考虑的是 TSA。但目前已知的 TSA较少 , 除了少数 CAR-T试验外 , 大多数针对重要组织不表达或相对 可损耗组织表达的 TAA。 因此，在采用该手段治疗时，必须个体化地权衡利 弊。同时应尽量研发和采用特异性强的抗原。 17 03 5.CAR-T细胞治疗的安全性 炎症反应 CAR-T细胞输注后在体内肿瘤抗原的刺激下活化，分 泌大量 IL-6、 IFN-和 TNF-等炎症因子，形成 细胞因子释 放综合征 ，致使脏器损伤。此外，肿瘤细胞大量破坏后也 可能出现 肿瘤溶解综合征 及肾功能损害等表现。 18 6.CAR-T细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应 6.1 B细胞发育不全（ B-cell aplasia4） 以 CD19、 CD20为靶抗原的 CAR-T治疗 B细胞恶性肿瘤时 ， B细胞发育不全是 CD-19定向疗法的预期结果，以 CD19、 CD20为靶抗原的 CAR-T治疗在高效杀伤恶性 B细胞的同时也 杀伤机体内其他 B细胞，导致患者长期处于免疫功能低下状 态。但可作为 CD-19定向 CAR-T细胞在体内存活和有效性的 指标。 B细胞发育不全可以注射丙球蛋白作为补充治疗。持续的 B细胞发育不全即使使用替代疗法也可能导致感染风险的增 加。 CAR-T细胞在体内消失后 B细胞可以恢复，因此患者可以 再接受 CAR-T细胞。 4 Sara Ghorashian,1Martin Pule,and Persis Amrolia. CD19 chimeric antigen receptor T cell therapy for haematological malignancies. 19 6.CAR-T细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应 6.2 细 胞 因 子 释 放 综 合 征（ cytokine release syndrome， CRS ） 概念 5：淋巴细胞在应用单克隆抗体、细胞因子等治疗或感染后出 现活化、溶解，并释放出大量细胞因子所导致的一组临床综合征。 临床症状：发热、乏力、头痛、恶心、心动过速、低血压、皮 疹、呼吸急促等，严重者可导致多器官功能衰竭或者急性呼吸窘迫综 合征。 机制： CRS发生发展与 CAR结构、肿瘤类负荷及类型以及患者基 因多态性等相关，可通过设计安全的 CAR或 CAR-T细胞并严格限制每 次输注的细胞数量来降低 CRS发生。 糖皮质激素 及 细胞因子拮抗剂 具有降低 CRS相关死亡的作用。 5钱军，周俊东，邹志宏 .细胞因子释放综合征的发生机制和防治策略 . 20 6.CAR-T细胞治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应 6.2 细 胞 因 子 释 放 综 合 征（ cytokine release syndrome， CRS） Davila等 6在观察及处理 16例白血病患者不良反应后， 总 结出了糖皮质激素应用的标准。 即严重 CRS的诊断： （ 1） 发热至少连续 3天；（ 2）出现 两种细胞因子分泌量至少增加 75倍，或者一种细胞因子增加 250倍；（ 3）至少出现下述 1种临床毒性反应 ：低血压、低 氧血症（ PO2 90%）、神经系统异常（包括精神状态改 变、 思维迟滞 、癫痫）。 6 Marco L. Davila et al.Efficacy and Toxicity Management of 19-28z CAR T Cell Therapy in B Cell Acute Lymphoblastic Leukemia. 21 6.CAR-T细胞 治疗血液系统恶性肿瘤的不良反应 6.3 CAR-T相关脑病（ Encephalopathy） 症状： 失语、意识模糊、精神错乱、谵妄、幻觉、癫痫 等。具有自限性，持续 2-3天。 发生机制：尚不明确。 与 CRS的严重程度无关，与是否应用 塔西单抗无关。 发生时机：通常发生在细胞因子释放综合征的症状达到顶 峰之后。可发生在高热期间或热退之后。 辅助检查： CT、 MR等检查可无异常。脑脊液中的 CD19CAR-Tcell检测可能存在意义。 7Shannon L. Maude, M.D., Ph.D., etc.Chimeric Antigen Receptor T Cells for Sustained Remissions in Leukemia 22 诱人的应用前景 寻找其他分子 靶点 提高 CAR有效性 和安全性 CAR修 饰 的 T细 胞 肿 瘤免疫治 疗 理 论 上的 优势 和 临 床前期 实验结 果 寻 找 肿 瘤特异性抗原作 为 分子靶点 和开 发 适合 CAR的 单链 抗体 优 化 CAR的 结 构， 筛选 出良 好治 疗 潜 质 的 T细 胞 亚 群 随着研究的不断深入，相信 不久的将来 CAR修 饰 T细 胞 会 给肿 瘤治 疗带 来新的希望 展望 展望